Хімія. Рівень стандарту. 10 клас. Савчин

§ 31. РОЛЬ ОРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ В РОЗВ'ЯЗАННІ СИРОВИННОЇ ПРОБЛЕМИ

Вивчивши матеріал параграфа, ви зможете:

  • характеризувати сировинні ресурси хімічної промисловості;
  • пояснювати значення сировини для розвитку хімічної промисловості; відкриття нових видів сировини; комплексне використання та застосування вторинної сировини;
  • усвідомлювати потребу бережливого та економного використання природної сировини; роль органічної хімії в розв'язанні сировинної проблеми;
  • популяризувати хімічні знання про роль та основні завдання хімії в розв'язанні сировинної проблеми.

Сировина та матеріали. Вивчаючи хімію, ви ознайомилися з природними сировинними джерелами: нафтою, природним газом, переробкою кам'яного вугілля.

Сировиною називають природні речовини або матеріали, які використовують для виробництва продукції в різних галузях суспільного виробництва.

Швидкий розвиток промисловості призвів до того, що багато природних сировинних джерел виснажуються й навіть повністю вичерпуються. Нестача багатьох видів природної сировини спричиняє певні виробничі проблеми. Саме невідповідність між природними запасами й потребами споживання створює одну з актуальних проблем усього людства — це проблема збереження та раціонального використання сировини. Тож хімія як наука, що вивчає речовини та їхні перетворення, поставила за мету вирішення кількох першочергових завдань для розв'язання сировинної проблеми (рис. 82).

Рис. 82. Завдання хімії щодо вирішення сировинної проблеми

Природними джерелами сировини є нафта, природний газ і вугілля. Цю сировину в значній кількості використовують як паливо в промисловості та побуті. Переробкою нафти добувають бензин та інші нафтопродукти, вазелін, парафін, різні мастила. Продукти переробки нафти та природного газу є сировиною для синтезу високомолекулярних речовин, на основі яких добувають пластмаси, синтетичні каучуки, гуму, пінопласти, смоли, клеї, лаки, фарби тощо. З цієї ж природної сировини виготовляють розчинники, вибухові речовини, лікувальні препарати, отрутохімікати, мила та синтетичні мийні засоби.

Важливою природною сировиною хімічної промисловості є деревина. Сфери її використання показано на рис. 83.

Рис. 83. Схема використання деревини в промисловості

Комплексне використання сировини полягає в тому, що з одного її виду виробляють одночасно різноманітну продукцію.

Пригадайте, які продукти добувають коксуванням кам'яного вугілля.

Багаторазове використання різних видів сировини ґрунтується на процесах рециркуляції та регенерації.

Рециркуляція — багаторазове повне або часткове повернення потоку газів, рідких або твердих речовин у технологічний процес.

Регенерація — відновлення попереднього складу й будови, а отже, цінних вихідних властивостей матеріалів або речовин після використання їх. Наприклад, охолодження води, що нагрілася під час виробничого процесу, і повернення її у виробництво; уловлювання очисними спорудами газів і повторне використання їх.

Доступною та дешевою сировиною є промислові й побутові відходи. Їх накопичення забруднюють навколишнє середовище, зокрема повітря, ґрунти, водойми. Для знешкодження промислових відходів застосовують збирання та переробку газів, зокрема амоніаку, сульфур(IV) оксиду, сульфур(IV) оксиду, нітроген(IV) оксиду. У великій кількості повторно використовують відходи обробки металів, деревини, як паливо — водний газ. Із побутових відходів як сировину — папір, кородований метал, скло, термопластичні пластмаси.

Надра української землі багаті на гірські породи та мінерали, які є цінною сировиною. Сфери їх використання показано на рис. 84 (с. 166).

Рис. 84. Схема використання гірських порід і мінералів як сировини

Альтернативним напрямом отримання дешевої сировини є розробка шельфів, які містять нафту й газ. Метаногідрати — джерело метану. На території України розвідано чимало родовищ горючих сланців, з яких добувають сланцевий газ.

Вивчаючи синтетичні волокна (див. § 28, с. 149), ви дізналися, що сировиною для виробництва волокон можуть бути природні полімери як рослинного, так і тваринного походження.

Пригадайте, які волокна виробляють з рослинної та тваринної сировини.

Однак задовольнити дедалі більші потреби на матеріали тільки природною сировиною практично неможливо. Тому для виробництва багатьох матеріалів використовують продукти хімічної промисловості. Полімери є сировиною для виготовлення пластмас, синтетичні каучуки — гуми, чимало органічних речовин є сировиною для виготовлення гігієнічних і косметичних засобів, медичних препаратів та обладнання. Отже, сировинні природні багатства мають велике значення для розвитку суспільства та різних галузей промисловості й сільського господарства. Важливо виробити власні правила бережливого та економного використання природної сировини, небайдужого ставлення до непланової вирубки лісів, неекономного використання ґрунтів. Зокрема, необхідно правильно сортувати побутові відходи, не викидати на смітники відходи побутового характеру, які можуть бути використані як вторинна сировина, а органічне сміття — для компостування.

Хімічна наука створює багато можливостей для розв'язання сировинної проблеми. Однак насамперед важливо, щоб населення усвідомило необхідність бережливого й економного використання природної сировини та сировини вторинного використання. Молодим людям, які дбають про майбутнє своєї країни, потрібно проводити роз'яснювальну роботу й популяризувати знання про роль хімії в розв'язанні сировинної проблеми. У цьому вам допоможуть ваша активність та ініціативність.

ПІДСУМОВУЄМО ВИВЧЕНЕ

Сировиною називають природні речовини або матеріали, які використовують для виробництва продукції в різних галузях промисловості й сільського господарства.

Завданнями хімії щодо розв'язання сировинної проблеми є розвідування та створення альтернативної дешевої сировини, комплексне використання сировинних ресурсів, багаторазове використання сировини та використання промислових і побутових відходів. Для їх виконання хімічна промисловість займається вдосконаленням переробки нафти, газу та кам'яного вугілля, деревини, гірських порід і мінералів, промислових і побутових відходів.

• Щоб задовольнити дедалі більший попит на матеріали як сировину, використовують продукти хімічної промисловості — синтетичні високомолекулярні речовини: полімери, каучуки, гуму, волокна.

• Невідповідність між природними запасами й потребами споживання створює одну з актуальних проблем усього людства — проблему збереження та раціонального використання природної та вторинної сировини.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

  • 1. Поясніть, як ви розумієте поняття «сировина».
  • 2. Охарактеризуйте основні завдання хімії в розв'язанні сировинної проблеми.
  • 3. Для добування етину як сировину використовують кальцій карбід. З етину, здійснивши декілька перетворень, можна добути речовини інших класів. Складіть рівняння реакцій за схемою: СаС2 С2Н2 С2Н4 С2Н5ОН → СН3СООН → СН3СООС2Н5. Назвіть утворені речовини.
  • 4. Сировиною для виплавки заліза є його оксиди. Здійсніть перетворення за схемою: FeO → FeCl2 Fe(OH)2 FeO → Fe. Поясніть, чи раціональним буде цей спосіб добування заліза.
  • 5. Обчисліть і позначте масу глюкози, яку можна добути з деревини масою 200 кг з масовою часткою целюлози 65 %, якщо вважати, що вся глюкоза прогідролізувала.

А 142,44 кг

Б 144,44 кг

В 145,44 кг

Г 140 кг

  • 6. Для виробництва цементу як один із компонентів сировини використовують вапняк. Обчисліть вміст кальцій карбонату у вапняку масою 800 кг, якщо внаслідок його термічного розкладу отримали негашене вапно масою 403,2 кг.

ЦІКАВО ЗНАТИ

• Для економії природної сировини в Японії виготовлено папір багаторазового використання. Написане на такому папері змивається водою.

• У Німеччині з попелу бурого вугілля добувають концентрат, що містить залізо з масовою часткою 60 %.

• За первинного виробництва олова на добування 1 т олова використовують руду масою 400 т. Таку саму кількість олова добувають переробкою 120 т металевих консервних банок.